CN110412127A - 一种围板与成形板的六角头连接螺栓的超声检测探头及检测方法 - Google Patents

一种围板与成形板的六角头连接螺栓的超声检测探头及检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种围板与成形板的六角头连接螺栓的超声检测探头及检测方法，超声检测探头包括壳体、固定地安装于壳体内的隔声层、至少两个对称地设于隔声层两侧的晶片以及至少有部分设于壳体内且朝向壳体外侧的端面形成检测面的延迟块，晶片的声波发射面紧贴延迟块，检测面上开设有用于让位的凹槽，本发明的六角头螺栓超声组合探头由四个晶片组成，最大限度的节约探头有效接触面积，凹槽保证探头与螺栓被检表面贴合良好，保证超声声束有效进入被检螺栓内。四个晶片可同时进行信号采集，可有效提高检测效率，方法试验表明，该组合超声探头可检出深度3mm、宽度为0.2mm的刻槽。

Description

一种围板与成形板的六角头连接螺栓的超声检测探头及检测 方法
技术领域
本发明涉及超声检测设备领域，特别涉及一种围板与成形板的六角头连接螺栓的超声检测探头以及检测方法
背景技术
核电站堆内构件中的围板-成形板组件用于固定燃料元件外围边界区域，围板与成形板之间通过六角头螺栓进行连接。螺栓长期处于高温、高压、强中子辐照的环境条件下，容易产生辐照促进应力腐蚀裂纹导致螺栓开裂甚至断裂，根据相关法规要求，螺栓需要采用超声检测的方法对其体积检查，用于检出运行期间可能产生的裂纹等缺陷。对于在役安装状态下的螺栓检查，由于只有螺栓头部外露，其余螺栓部位为肉眼不可见，采用目视检查无法有效发现螺栓上的裂纹，因此需要采取超声检测的方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够快速、准确、有效地完成围板与成形板的六角头连接螺栓检测的超声检测探头。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种围板与成形板的六角头连接螺栓的超声检测探头，其特征在于：它包括壳体、固定地安装于所述壳体内的隔声层、至少两个对称地设于所述隔声层两侧的晶片以及至少有部分设于所述壳体内且朝向壳体外侧的端面形成检测面的延迟块，所述晶片的声波发射面紧贴所述延迟块，所述检测面上开设有用于让位的凹槽，所述隔声层嵌设于所述延迟块内。
优化的，晶片激发出的超声波在被检工件中的折射角度为2°-30°。
优化的，所述壳体内填充有吸声材料，所述晶片位于所述吸声材料和所述延迟块之间。
进一步的，所述晶片的非声波发射面上包覆有阻尼块，所述阻尼块与所述晶片形成圆柱形并嵌设于所述吸声材料内。
进一步的，所述超声检测探头的电缆穿过阻尼块、吸声材料以及壳体与控制端相连接。
优化的，所述六角头连接螺栓的螺栓头部设有锁紧杆，所述凹槽为与所述锁紧杆相匹配的半圆柱形。
优化的，所述超声检测探头具有四个并分为两组呈矩形排布，同一组所述超声检测探头分别设于所述隔声层两侧并处于对角线上，同一组所述超声检测探头与隔声层的夹角度数相同但与另一组不同。
本发明还提供了一种利用上述超声检测探头进行围板与成形板的六角头连接螺栓的超声检测方法，采用具有上述超声检测探头的超声波检测仪，四个晶片分别为一、二、三、四号晶片，其中一、二号晶片为一组，三、四号晶片为一组，一号晶片与三号晶片处于所述隔声层的同一侧，所述超声检测方法包括以下步骤：
（a）.探头连接多通道超声仪，进入超声检测软件界面，设置4个通道： 1号通道，第1晶片发射超声波，并接受超声波回波； 2号通道，第1晶片发射超声波，第2晶片接收超声波回波； 3号通道，第3晶片发射超声波，并接受超声波回波； 4号通道，第3晶片发射超声波回波，第4晶片接收超声波回波。在超声检测软件界面上添加4个A扫检查通道；
（b）.使用无缺陷的围板与成形板连接螺栓作为校准试块，分别对步骤1中设置的4个通道进行检查灵敏度调节，将螺栓底面的超声回波信号设置为满屏的80%，作为基准灵敏度；
（c）.将探头放置在六角头螺栓头部端面上，保证探头四个晶片与螺栓表面贴合完好，同时观察四个通道A扫信号图像，将采集到四个通道的数据进行存储；对于信噪比超过12dB的疑似缺陷显示需要注意是否具有平面型缺陷特征，通过将探头旋转180°再放置在围板与成形板连接螺栓头部端面上进行进一步判定，并存储四个通道的数据。
本发明的有益效果在于：本发明的六角头螺栓超声组合探头由四个晶片组成，最大限度的节约探头有效接触面积，凹槽保证探头与螺栓被检表面贴合良好，保证超声声束有效进入被检螺栓内。四个晶片可同时进行信号采集，可有效提高检测效率，方法试验表明，该组合超声探头可检出深度3mm、宽度为0.2mm的刻槽。
附图说明
图1是本发明的总体结构示意图；
图2是本发明的剖视图；
图3是4个超声探头晶片的布置图；
图中：1-壳体；2-延迟块；3-隔声层；4-晶片；5-阻尼块；6-吸声材料；7-电缆；4-1第1晶片；4-2第2晶片；4-3第3晶片；4-4第4晶片。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本发明作以下详细描述：
如图1、2所示，围板与成形板的六角头连接螺栓的超声检测探头包括壳体，固定地安装于所述壳体内的隔声层，至少两个对称地设于所述隔声层两侧的晶片，至少有部分设于所述壳体内且朝向壳体外侧的端面形成检测面的延迟块，填充于所述壳体内的吸声材料，包覆于所述晶片的非声波发射面上的阻尼块和穿过阻尼块、吸声材料以及壳体且两端与超声仪的控制端以及晶片相连接的电缆。
所述晶片的声波发射面紧贴所述延迟块，所述检测面上开设有用于让位的凹槽，所述隔声层嵌设于所述延迟块内。晶片激发出的超声波在被检工件中的折射角度（即晶片角度）为2°-30°。所述晶片位于所述吸声材料和所述延迟块之间。所述阻尼块与所述晶片形成圆柱形并嵌设于所述吸声材料内。所述六角头连接螺栓的螺栓头部设有锁紧杆，所述凹槽为与所述锁紧杆相匹配的半圆柱形。
在本实施例中，所述超声检测探头具有四个并分为两组呈矩形排布，同一组所述超声检测探头分别设于所述隔声层两侧并处于对角线上，同一组所述超声检测探头与隔声层的夹角度数相同但与另一组不同。具体参数如下表：
利用上述所述超声波检测仪进行围板与成形板的六角头连接螺栓的超声检测方法，采用具有上述超声检测探头的超声波检测仪，如图3所示，四个晶片分别为一、二、三、四号晶片，其中一、二号晶片为一组，三、四号晶片为一组，一号晶片与三号晶片处于所述隔声层的同一侧，所述超声检测方法包括以下步骤：
（a）.探头连接多通道超声仪，进入超声检测软件界面，设置4个通道：1号通道，第1晶片发射超声波，并接受超声波回波；2号通道，第1晶片发射超声波，第2晶片接收超声波回波；3号通道，第3晶片发射超声波，并接受超声波回波；4号通道，第3晶片发射超声波回波，第4晶片接收超声波回波。在超声检测软件界面上添加4个A扫检查通道；
（b）.使用无缺陷的围板与成形板连接螺栓作为校准试块，分别对步骤1中设置的4个通道进行检查灵敏度调节，将螺栓底面的超声回波信号设置为满屏的80%，作为基准灵敏度；
（c）.将探头放置在六角头螺栓头部端面上，保证探头四个晶片与螺栓表面贴合完好，同时观察四个通道A扫信号图像，将采集到四个通道的数据进行存储；对于信噪比超过12dB的疑似缺陷显示需要注意是否具有裂纹等平面型缺陷特征，通过将探头旋转180°再放置在围板与成形板连接螺栓头部端面上进行进一步判定，并存储四个通道的数据。
对比试块与围板与成形板连接螺栓具有相同尺寸和材质，对比试块上刻有人工槽用于模拟裂纹缺陷，槽的深度为3mm，宽度为0.2mm。本实施的超声组合探头在对比试块上取得了很好的检验效果，满足技术要求。具体检验结果见下表：
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种围板与成形板的六角头连接螺栓的超声检测探头，其特征在于：它包括壳体、固定地安装于所述壳体内的隔声层、至少两个对称地设于所述隔声层两侧的晶片以及至少有部分设于所述壳体内且朝向壳体外侧的端面形成检测面的延迟块，所述晶片的声波发射面紧贴所述延迟块，所述检测面上开设有用于让位的凹槽，所述隔声层嵌设于所述延迟块内。
2.根据权利要求1所述的围板与成形板的六角头连接螺栓的超声检测探头，其特征在于：晶片激发出的超声波在被检工件中的折射角度为2°-30°。
3.根据权利要求1所述的围板与成形板的六角头连接螺栓的超声检测探头，其特征在于：所述壳体内填充有吸声材料，所述晶片位于所述吸声材料和所述延迟块之间。
4.根据权利要求3所述的围板与成形板的六角头连接螺栓的超声检测探头，其特征在于：所述晶片的非声波发射面上包覆有阻尼块，所述阻尼块与所述晶片形成圆柱形并嵌设于所述吸声材料内。
5.根据权利要求3所述的围板与成形板的六角头连接螺栓的超声检测探头，其特征在于：所述超声检测探头的电缆穿过阻尼块、吸声材料以及壳体与控制端相连接。
6.根据权利要求1所述的围板与成形板的六角头连接螺栓的超声检测探头，其特征在于：所述六角头连接螺栓的螺栓头部设有锁紧杆，所述凹槽为与所述锁紧杆相匹配的半圆柱形。
7.根据权利要求1-6所述的围板与成形板的六角头连接螺栓的超声检测探头，其特征在于：所述超声检测探头具有四个并分为两组呈矩形排布，同一组所述超声检测探头分别设于所述隔声层两侧并处于对角线上，同一组所述超声检测探头与隔声层的夹角度数相同但与另一组不同。
8.一种利用权利要求7中所述超声检测探头进行围板与成形板的六角头连接螺栓的超声检测方法，其特征在于：四个晶片分别为一、二、三、四号晶片，其中一、二号晶片为一组，三、四号晶片为一组，一号晶片与三号晶片处于所述隔声层的同一侧，所述超声检测方法包括以下步骤：
（a）.探头连接多通道超声仪，进入超声检测软件界面，设置4个通道： 1号通道，第1晶片发射超声波，并接受超声波回波； 2号通道，第1晶片发射超声波，第2晶片接收超声波回波；3号通道，第3晶片发射超声波，并接受超声波回波； 4号通道，第3晶片发射超声波回波，第4晶片接收超声波回波，
在超声检测软件界面上添加4个A扫检查通道；
（b）.使用无缺陷的围板与成形板连接螺栓作为校准试块，分别对步骤1中设置的4个通道进行检查灵敏度调节，将螺栓底面的超声回波信号设置为满屏的80%，作为基准灵敏度；
（c）.将探头放置在六角头螺栓头部端面上，保证探头四个晶片与螺栓表面贴合完好，同时观察四个通道A扫信号图像，将采集到四个通道的数据进行存储；对于信噪比超过12dB的疑似缺陷显示需要注意是否具有平面型缺陷特征，通过将探头旋转180°再放置在围板与成形板连接螺栓头部端面上进行进一步判定，并存储四个通道的数据。
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